C和C++的區別和聯繫

一、語言起源

C語言是由貝爾實驗室的Dennis Ritchie於1972年所發明，用於研究與UNIX操作系統的應用程序設計，是一種面向過程式的計算機編程語言。

C++語言是在C語言的基礎上，由貝爾實驗室的Bjarne Stroustrup於1983年所發明，是一種基於對象的計算機編程語言，它的目標是提供一種具有高效性、靈活性和可擴展性的編程語言。

二、編程範式

C語言主要是面向過程型的編程，把程序當成對一系列步驟的描述，注重程序的執行過程，而不關心數據結構對於程序的影響。C語言中缺少對於數據的抽象描述，數據和操作數據的函數是分離的。

C++語言則是一種面向對象編程（OOP）語言。它具有三個重要特性：封裝、繼承和多態。封裝是指數據和操作數據的函數是封裝在一起的，繼承可以擴展已存在的類，而多態允許一個方法與多個實現相對應。

三、類和結構體

C語言中是沒有類這一概念的，然而C語言提供了結構體。結構體是由不同數據類型的成員組成的組合類型，可以實現類似於類的封裝效果，但是C語言的結構體沒有封裝、繼承和多態的特性。

C++語言中包括類和結構體兩個類型，類實現了面向對象的編程範式，而結構體和C語言的結構體一樣，只是多了一些類的特性。 在C++中，可以通過繼承和多態的方式與類間進行聯繫。

四、引入命名空間

C語言中沒有命名空間的概念，因此在過程函數式編程中，如果兩個程序庫使用了同一函數名稱，就會發生函數衝突的問題。

C++引入了命名空間（namespace）的概念，可以避免函數衝突的情況。命名空間可以理解為一個域界限，在其中的名稱都是獨立存在的，避免了同名函數衝突的問題。

五、編譯方式

C語言中的編譯方式是單一的，適合小型程序或單一功能程序。編寫C程序，只需寫好源代碼，再使用編譯器（如gcc）編譯鏈接，最終生成可執行文件。

C++則簡單的多，它採用預編譯和類庫技術，擁有更高的開發效率和更高的程序運行效率。

//C++的預編譯方式:
#include
using namespace std;
int main(){
cout<<"Hello World!"<<endl;
return 0;
}

//C的編譯方式:
#include
int main(){
printf("Hello World!\n");
return 0;
}

六、內存管理

C語言中需要通過手動分配和釋放內存空間來處理內存，而C++中有new()和delete()函數幫助分配和釋放內存空間， C++還提供了一些STL容器，包括vector、deque、list等，通過動態的內存管理，避免了因頻繁申請和釋放內存而導致的碎片問題。

//C中手動分配內存: 
#include
#include
int main(){
int *p = malloc(sizeof(int));
*p = 10;
printf("%d\n",*p);
free(p);
return 0;
}

//C++中使用new和delete:
#include
using namespace std;
int main(){
int *p = new int;
*p = 10;
cout<<*p<<endl;
delete p;
return 0;
}

七、STL庫

C語言本身不支持STL（標準模板庫），需要自己定義基本數據結構，這樣絕大部分C語言程序繁瑣且人為。而C++是支持STL的，通過標準模板庫，不僅提供了基本數據結構，同時還有一系列演算法和函數，可以極大地提高程序員的開發效率。

//C++中的STL:
#include
#include
#include
using namespace std;
int main(){
vector vec;
for(int i = 0;i<10;i++){
vec.push_back(i);
}
for(int i = 0;i<vec.size();i++){
cout<<vec[i]<<" ";
}
cout<<endl;
random_shuffle(vec.begin(),vec.end());//隨機排序
for(int i = 0;i<vec.size();i++){
cout<<vec[i]<<" ";
}
return 0;
}

八、總結

C語言是一門面向過程的語言，C++則擁有封裝、繼承、多態的面向對象特性。C語言更加適用於底層程序開發，而C++則更加適合應用程序開發。C語言中缺乏數據抽象和命名空間，容易出現函數衝突、代碼冗長等問題。C++則通過STL庫、類庫和預編譯等方式促進了快速開發和更加高效的內存管理和動態調用。在實際開發中，開發者可以根據項目的需要選擇使用C語言或C++，以達到最好的開發效果。